DE1530135C3 - Luftfeder für wiegenlose Drehgestelle von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfeder für wiegenlose Drehgestelle von Fahrzeugen, entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, zur Federung von Fahrzeugen Gasfederungen vorzusehen, bei denen das federnde Medium, nämlich Gas, im speziellen Fall Druckluft, in elastischen Bälgen eingeschlossen ist, die in gegenüber den abzufedernden Teilen durch ringförmige Mittel, wie z. B. Felgen, abgedichtet sind. Diese Felgen und die entsprechenden Felgensitze sind bereits in verschiedenen Ausbildungsformen vorgeschlagen worden. Die Federbälge selbst sind als sogenannte Torusbälge oder auch als Rollbälge der verschiedensten Ausführungsformen bekanntgeworden.

Die besonderen theoretischen Berechnungsgrundlagen folgenden Rollbälge sind für Schienfahrzeuge deswegen nicht vorteilhaft, weil Rollbälge nicht die horizontale Beweglichkeit zulassen sowie eine entsprechende Rückstellcharakteristik aufweisen, wie sie für wiegenlose Drehgestelle unerläßlich ist. Die bisher bekannten Gasfederungen mit torusförmigen Bälgen ermöglichen, abgesehen von der Federung in lotrechter Richtung, auch eine horizontale Verschiebbarkeit der abzufedernden Teile gegeneinander. Es wird jedoch bei diesen Bälgen für besondere Anwendungsfälle als störend empfunden, daß die Federcharakteristik in den beiden horizontalen Hauptrichtungen, wie Fahrzeuglängs- und -querrichtung, gleich ist.

Im Speziellen ist ein Luftfederbalg bekannt, der im wesentlichen von einem sogenannten torusförmigen Balgabschnitt und einem sogenannten rollbalgförmigen Balgabschnitt gebildet wird. Beide voneinander unterschiedlichen Balgabschnitte sind bei diesen Luftfederbalg aus diesem selbst gebildet und zwar in der Art, daß der normalerweise schlauchförmige Balg durch einen Einspannring mit Sattelflächen in den torusförmigen und den rollbalgförmigen Balgabschnitt unterteilt ist. Um dem rollbalgförmigen Balgabschnitt die ihm eigene Rollbalgform zu geben, ist dieser Balgabschnitt zwischen entsprechenden Rollflächen eingespannt, von denen die eine von einem mit dem einen der abzufedernden Teile des Fahrzeuges verbundenen Abstützteil und die andere von dem die unterschiedlichen Balgabschnitte formenden Führungsteil gebildet ist. Mit diesem etwas komplizierten Gasfederbalg ist die angestrebte Federcharakteristik nicht erreichbar.

Es ist ferner eine Feder bekannt, die aus einem Luftfederbalg und einer diesem nachgeschalteten Schraubenfeder besteht. Der Luftfederbalg, der eine eingeschnürte Balgform aufweist, ist mit seinen offenen, gleichen Durchmesser aufweisenden Rändern in Felgen eingespannt, von denen eine als schalenförmiger Drehkörper ausgebildet ist. Mit dieser Feder ist gleichfalls eine unterschiedliche Federkennung in Fahrzeugslängs- und -querrichtung nicht erreichbar.

so Es ist auch ein Luftfederbalg mit C-förmigem Querschnitt des eigentlichen Balges bekannt, dessen beide Endwülste in besonders ausgestalteten Felgen eingespannt sind. Hierbei ist eine möglichst ungehinderte Verformbarkeit der vom Wulst des Balges ausgehenden Partie erstrebt. Ferner ist eine Luftfeder mit annähernd S-förmigem Querschnitt des Balges bekannt, wobei die obere Felge so ausgebildet ist, daß der Federbalg in Wulstnähe sich möglichst frei verformen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Luftfeder wiegenloser Fahrzeuge mit torusförmigen Bälgen sofort zu entwickeln, daß die Federung in Querrichtung des Fahrzeuges eine andere Charakteristik aufweist als in Längsrichtung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen. Durch die erfinderischen Maßnahmen wird eine Abfederung für ,-den Wagenkasten geschaffen, bei der die Querfederung über Luftfederbälge beliebig gewählt und dem

♦o jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden kann. Ein weiterer erreichter Vorteil besteht darin, daß für die Abfederung ein beliebiger einheitlicher Federbalg für verschiedene Federungszwecke verwendet werden kann, da auf dessen, ihm eigene Federkonstante keine Rücksicht genommen zu werden braucht. Dies hat den weiteren Vorteil, daß auf die Federkonstante des Balges in Querrichtung, die ohnedies kaum vorausberechenbar ist und erst durch kostspielige Versuchsreihen bestimmt und verwirklicht werden kann, nicht geachtet zu werden braucht. Auch die Kosten für die Herstellung der jeweiligen Versuchsformen können durch die Erfindung eingespart werden, so daß auch die Stückkosten der Federbälge gesenkt werden können.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Felge ist es also möglich, der Luftfederung jede gewünschte Federkonstante in Querrichtung zu geben, wie sie vorher auf Grund der Schwingungsberechnung für den jeweiligen Anwendungsfall vorausbestimmt wurde.

Durch diese Federung wird zudem auf einfache Weise eine Rückstellkraft erhalten, wie sie beispielsweise bei den bekannten, mit Wiegen versehenen Drehgestellen nur durch Variation der Pendellänge erreichbar ist. Ferner hat die Federung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Rückstellkraft in horizontaler Richtung, welche auf Grund der Balgkonstruktion normalerweise radial gleich sein muß, durch unterschiedliche Neigung des Felgenringes in zwei aufeinander senk-

recht stehenden Richtungen der Horizontalebene verschieden groß sein kann.

Dadurch ist es beispielsweise möglich, für die Querfederung eine größere Rückstellkraft zu erzielen als in der Drehrichtung des Drehgestelles, da in der Drehrichtung die Rückstellkraft möglichst klein sein soll, damit keine hohen Reaktionskräfte an den Spurkränzen entstehen, di'e zum höheren Verschleiß der Spurkränze führen würden. Schließlich wird durch die Federung ein annähernd schlingenfreies Fahren ermöglicht, wodurch der Komfort der Reisezugwagen verbessert wird.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsmittelschnitt durch die Luftfeder nach der Schnittlinie I-I in F i g. 2 mit dargestellter Bodenplatte des Wagenkastens und verschiedener Felgenform,

F i g. 2 eine teilweise Draufsicht auf die Luftfeder nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die am Wagenkasten angebrachte Felge nach der Schnittlinie HI-III in Fig. 2.

Die zum Abfedern des Wagenkastens 1 gegen das Drehgestell 2 dienende Luftfeder besteht im wesentlichen aus einem torusförmigen Federbalg 3, dessen nach außen gekrümmte Ränder 4 und 5 wulstartig verdickt und mit je einem Verstärkungsdraht 6 versteift sind. Der Federbalg 3 ist hierbei zwischen dem Wagenkasten 1 und dem Drehgestell 2 angeordnet und mit dessen Rändern 4 und 5 an je einer am Wagenkasten 1 und einer am Drehgestell 2 angebrachten Felge 7 bzw. 8 mittels geeigneter Mittel befestigt.

Die am Boden des Wagenkastens 1 befestigte Felge 7 weist an ihrer dem Drehgestell 2 zugekehrten Stirnseite verschieden geneigte und breite Sattelflächen 9 bzw. 10 für den Federbalg 3 auf, wobei die der Fahrzeugquerrichtung χ zugeordneten Sattelflächen 9 einen spitzen Winkel α von vorzugsweise 12 bis 16 Grad und die der Fahrzeuglängsrichtung ν zugeordneten Sattelflächen 10 einen Winkel β von etwa zwischen 0 bis 10 Grad zur Horizontalen, beispielsweise zum Boden des Wagenkastens 1 geneigt, einschließen. Im Bereich ihres inneren Ringmantels weist die am Wagenkasten 1 befestigte Felge 7 eine Ausnehmung 11 für den Rand 4 des Federbalges 3 auf, so daß dieser nach Anziehen der Feststellschrauben am Boden des Wagenkastens 1 luftdicht anliegen kann. Das andere Ende bzw. der andere Rand 5 des Federbalges 3 ist an der Felge 8 angelegt; die Felge 8 ist über einem Tragkörper 12 am Drehgestell 2 befestigt.

Die Felge 8 weist hierbei an einer, d. h. an ihrer

5 oberen Stirnseite, eine konische Eindrehung 13 auf, auf der der Rand 5 des Federbalges 3 luftdicht aufliegt. Die andere Stirnseite dieser Felge 8 ist plan, und die dieser Stirnseite benachbarte Seitenwand 14 zylindrisch abgedreht. An dieser Seitenwand 14, die der

ίο Abstützung und Führung des Federbalges 3 an der Felge 8 dient, ist das andere dem Rand 5 benachbarte Ende des Federbalges 3 angelegt. Die Auflageflächen, d. h. die Sattelflächen 9, 10, die Seitenwände 14 und die Eindrehung 13 für die beiden Enden des Federbalges 3 weisen somit verschiedene Winkelneigungen gegen die Horizontale auf und können noch weiter variiert werden.

Die Wirkungsweise der Federung ist wie folgt: Der unter Vorspannung in den Felgen 7 und 8 ein-

gespannte Federbalg 3 steht unter innerem Überdruck, so daß die den Rändern 4 und 5 benachbarte Enden des Balges 3 satt und somit luftdicht auf den Sattelflächen 9 und 10 der Eindrehung 13 und der Seitenwand 14 aufliegen. Bei Belastung des Wagenkastens 1 wird der Federbalg 3 radial nach außen gedrückt und entsprechend der Charakteristik der Feder und des in dieser herrschenden Luftdruckes um einen bestimmten Betrag abgesenkt. Hierbei rollt der Federbalg 3 an seinen Auflageflächen, insbesondere an den Sattelflächen 9 und 10, ab, so daß dessen Form durch die Neigung dieser Sattelflächen 9 und 10 bestimmt und die Federcharakteristik des Federbalges 3 von diesen Neigungen der Sattelflächen 9 und 10 beeinflußt wird. Infolge des steileren Neigungswinkel a Neigungswinkels α in Fahrzeugquerrichtung χ gegenüber dem Winkel β der Fahrzeuglängsrichtung y

_ wirtf die Rückstellkraft des Federbalges 3 in dieser Richtung wesentlich erhöht, so daß die durch das Schlingern des Wagenkastens 1 bedingten Schwanklingen gemindert werden.

Die Erfindung ist nicht nur auf dieses eine Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist beispielsweise möglich, die am Wagenkasten 1 befestigte Felge 7 auskragend an der Bodenplatte des Wagenkastens 1 anzuordnen (Fig. 1 und 2 rechte Bildseite) und die Sattelflächen 9 und 10 dieser Felge 7 entsprechend der gewünschten Federcharakteristik des Federbalges 3 sowohl zu verlängern bzw. zu verkürzen als auch in deren Neigungen beliebig zu verändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Luftfeder für wiegenlose Drehgestelle von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit zwischen einem Wagenkasten und jedem Drehgestell vorgesehenen, als Halte- und Stützringe ausgebildeten Felgen eingespannten, torusförmigen Federbälgen, von denen die eine Felge am Unterboden des Wagenkastens und die andere Felge auf dem Drehgestell angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer unterschiedlichen Federcharakteristik des jeweiligen Federbalges (3) in Fahrzeuglängs- und -querrichtung (y, x) dessen am Wagenkasten (1) angebrachte Felge (7) in Fahrzeuglängs- und -querrichtung unterschiedlich gegen die Horizontale geneigte Sattelflächen (9) an deren der anderen Felge (8) zugewandten Seite aufweist.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrzeuglängsrichtung (y) liegenden Sattelflächen (10) jeder Felge (7) einen kleineren Winkel (ß) und die in Fahrzeugquerrichtung (x) liegenden Sattelflächen (9) einen größeren Winkel («) zwischen sich und der Horizontalen einschließen.